Úloha č.4

číslicového měření kmitočtu vychází buď přímo z definice, tj. ze stanovení počtu period měřeného signálu v průběhu jedné časové jednotky, nebo z měření délky periody s následným přepočtem. Viz je znázorněno blokové schéma zapojení měřiče kmitočtu pro přímé měření podle prvního způsobu. Měřený signál, jehož kmitočet je potřeba určit, se vhodným způsobem tvaruje ve vstupním obvodu, kde se z něj odvodí úzké impulsy se stejnou frekvencí. Tyto impulsy jsou přes hradlo přivedeny na hodinový vstup čítače, který je sčítá. Doba sčítání je přesně omezena dobou otevření hradla po celou časovou jednotku TH. Je-li časová jednotka rovna 1 s, pak čítač udává přímo hodnotu frekvence v Hz.
(Hz((24)
Přesnost výsledku měření závisí na přesnosti intervalu, který určuje časovou jednotku, na chybě kvantování, na vlastnostech ostatních obvodů čítače a na parametrech měřeného signálu.
Nízké frekvence (přibližně nižší než 10 Hz) je vhodnější měřit tzv. nepřímou metodou, kdy se změří doba periody a kmitočet je stanoven výpočtem. Tím se zkrátí doba měření a zvětší rozlišovací schopnost.
Obrázek : Časové průběhy signálů při měření fázového posuvu čítačem
Měření fázového posuvu
Pomocí univerzálního čítače je možné měřit i fázový posuv dvou signálů. Oba vstupní signály, jejichž fázový posun má být měřen, se pomocí tvarovacího obvodu převedou na pravoúhlé průběhy. Od náběžných nebo sestupných hran se odvodí velmi úzké impulsy, které ovládají bistabilní klopný obvod. Na výstupu tohoto obvodu se objeví impulsy, jejichž šířka je úměrná fázovému posuvu a perioda je shodná s periodou měřeného signálu (viz ). Problematika měření fáze je tak převedena na měření šířky impulsu a na měření periody signálu. Fázový posun se vypočte podle vztahu:
((((25)
Samozřejmě existují i jiné metody měření fázového posuvu např:
Měření fázového rozdílu měřením napětí
Pomocí fázového detektoru
Osciloskopické metody
Osciloskopická metoda měření fázového rozdílu – Lissajousovy obrazce
Lissajousovy obrazce obecně vznikají při skládání dvou harmonických pohybů. Při provozu osciloskopu v módu XY dostáváme na obrazovce okamžitý pravoúhlý vektorový součet obou signálů, z nichž jeden přivádíme na horizontální (X) a druhý na vertikální (Y) zesilovač osciloskopu. Tímto způsobem lze určovat frekvenci, fázi a hloubku modulace měřených elektrických signálů, ale jen harmonických signálů.
Připojením harmonických napětí na vstupy osciloskopu vznikne obecně elipsa, z jejichž rozměrů lze určit fázový rozdíl mezi oběma vstupními signály.
Použité přístroje
Čítač HP 53131A
Generátor NEWTRONICS 200 MSP
Multimetr HP 34401A
Osciloskop TEKTRONIX TDS 210
Přípravek s RC články
Postup měření
Nastudovat ovládání těchto přístrojů:
Generátor NEWTRONICS 200MSP, čítač HP 53131A, multimetr HP 34401A, osciloskop TEKTRONIX TDS 210
Úkol č. 1:
Pomocí multimetru HP 34401A proveďte kontrolu stupnice generátoru NEWTRONICS 200MSP v rozsahu kmitočtu 200 Hz až 2 kHz, velikost výstupního harmonického signálu z generátoru nastavte na Uef=4 V.
Pro daný frekvenční rozsah 200 Hz-2000 Hz stanovte korekční křivku generátoru NEWTRONICS 200MSP. Vypočítejte a graficky znázorněte absolutní a relativní chyby nastavení stupnice generátoru NEWTRONICS 200MSP, když referenční přístroj je multimetr HP 34401A.
Na generátoru NEWTRONICS 200MSP nastavit výstupní sinusový signál o velikosti Uef =4 V pomocí multimetru HP 34401A.
Na multimetru HP 34401A zvolit měření frekvence.
Nastavovat na stupnici generátoru NEWTRONICS 200MSP frekvenci výstupního signálu od 200 Hz do 2000 Hz po kroku 100 Hz a odečítat změřené hodnoty frekvence  multimetrem HP 34401A.
Vypočítat a graficky znázornit korekční křivku generátoru NEWTRONICS 200MSP pro rozsah frekvencí 200 Hz-2000 Hz .
Vypočítat a graficky zpracovat průběhy absolutních a relativních chyb pro nastavení frekvence na stupnici generátoru NEWRTONICS 200MSP v závisti na referenční hodnotě, kterou udává multimetr HP 34401A.
Úkol č. 2:
Změřte pomocí multimetru HP 34401A a čítače HP 53131A minimální a maximální velikost frekvence a doby periody výstupního harmonického signálu z generátoru NEWTRONICS 200MSP na rozsahu 100 kHz. Velikost výstupního signálu generátoru nastavte pomocí multimetru HP 34401A na hodnotu Uef=2 V.
Určete absolutní a relativní chyby při měření frekvence a periody multimetrem HP 34401A, pokud referenčním měřidlem je čítač HP 53131A.

Nastavit na generátoru NEWTRONICS 200MSP frekvenční rozsah 100 kHz a vytočit otočný potenciometr stupnice do levé (pravé) krajní polohy.
Multimetrem HP 34401A nastavit požadovanou velikost výstupního signálu Uef=2 V generátoru NEWTRONICS 200MSP.
Na čítači HP 53131A zvolit funkci FREQUENCY, změřit a zaznamenat minimální (maximální) hodnotu frekvence signálu na rozsahu 10